[发明专利]用以改善声学环境的电子声音筛选和方法

说明书

优先权

本申请是2003年2月6日提交的美国申请10/145,113的题为“Apparatusfor acoustically improving an environment”的部分继续申请，该美国申请是国际申请PCT/GB01/04234和美国申请10/145,097的连续申请，国际申请PCT/GB01/04234的国际申请日为2001年9月21日，在PCT第21条第2款的规定下在英国公开，美国申请10/145,097是2003年2月2日提交的，题为“Apparatus for acoustically improving an environment and relatedmethod”，该申请是国际申请PCT/GB00/02360的部分继续申请，其国际申请日是2000年6月16日，在PCT第21条第2款的规定下在英国公开，现在已经放弃。在此通过参考援引上述每一申请的全部内容。

背景技术

本发明涉及改善声学环境的设备，更具体地，涉及电子声音筛选系统。

为了理解本发明，有必要解释人类听觉系统的某些相关特征。以下描述基于与在美国专利申请10/145,113中提供的听觉试验心理学相关的手册中已知的研究结论和可用的数据，在此通过参考援引其全部内容。

人类听觉系统在设计和功能方面都非常复杂。人类听觉系统包括成千上万个接受器，其通过复杂的神经网与大脑中的听觉皮层相连。进入声音的不同分量刺激不同的接受器，被刺激的接受器随后通过不同的神经网路径向听觉皮层传输信息。

由于这些接受器可被调节以响应不同的频率和强度，所以各接受器对于声音分量的响应并不总是相同，其取决于各种因素，例如由声音信号和在前声音构成的声谱。

掩蔽(masking)原理

掩蔽是在听知觉中的一种重要的、广为研究的现象。其被定义为由于存在的另一种(掩蔽)声音而使得一种声音的听觉阈值的提高量(或处理)。掩蔽的原理基于耳朵执行声谱分析的方式。在耳朵内部，沿着基膜进行频位(frequency-to-place)转换。将耳蜗中的不同区域调节为不同的频带(称为临界频带)，其中耳蜗中的每个不同区域均具有一组神经接受器。人类听觉的声谱可被分成不相等的多个临界频带。

掩蔽声音和目标声音同时共存。目标声音指定临界频带。听觉系统“猜测”在该区域中存在一种声音，并尝试对其进行检测。如果掩蔽声音足够宽阔和响亮，则不能听见目标声音。这种现象可以简单说明如下：基于较强的噪音或音调的存在，掩蔽声音在耳朵内部的临界频带处创建对于基膜的足够强度的刺激，从而有效阻挡相对较弱信号的传输。

对于普通的收听者，临界带宽可大约为：

$B{W}_c\left(f\right)=25+75{[1+1.4\·{\left(\frac{f}{1000}\right)}^2]}^{0.69}\left(\mathrm{Hz}\right)$

其中，BW_c是以Hz为单位的临界带宽，f为以Hz为单位的频率。

此外，根据以下等式，Bark与频率F关联，即：

$\mathrm{Bark}=\frac{f}{100},f>500\mathrm{Hz}$